cav – Prozesstechnik für die Chemieindustrie 06.2021

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cav THERMISCHE VERFAHREN Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher als Heizkondensator Das Beste aus zwei Welten Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher sind eine Mischung aus Rohrbündel- und Plattenwärmetauscher. Sie sind flexibel in der Bauform, besitzen ein geringes Gewicht und bieten auf wenig Fläche eine hohe Heizleistung. Wie sie funktionieren und welche weiteren Vorteile sie haben, lesen Sie im Folgenden. Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher bieten viele Vorteile hinsichtlich Effizienz und Größe, wie das Beispiel im Kasten zeigt. Der Grund dafür ist der sandwichartige Aufbau der voll verschweißten Formblechelemente, die auf- und aneinandergelegt eine Rohr- und eine Wellenseite ergeben. Durch die spezielle Plattengeometrie werden optimale Strömungsquerschnitte für den kondensierenden Dampf auf der einen Seite (Rohrseite) und eine turbulente Wasserströmung auf der anderen Seite (Wellenseite) erzeugt. Im Vergleich zu einem Rohrbündelwärmetauscher bietet der so entstandene Hybrid aus Rohr- und Plattenwärmetauscher eine in etwa drei Mal höhere spezifische Heizflächendichte pro Kubikmeter Raum. Die im Hybrid eingebauten Edelstahl-Heizflächen-Plattenpakete sind variabel und modular in Länge, Breite und Höhe aufbaubar. Dadurch kann die Wärmeübertragungsfläche zwischen 50 und 10 000 m 2 variiert und der Apparat anhand der bereits vorhandenen baulichen Gegebenheiten (Raumgröße, Rohrleitungen, Anschlüsse) konstruiert und gebaut werden. Basierend auf Auslegungsparametern werden die Strömungsquerschnitte des Hybrid- Tubular-Wärmetauschers durch die flexibel einstellbare Prägetiefe der Prägewerkzeuge angepasst. Die Prägetiefe hat direkten Einfluss auf die Druckverluste, den Wärmeübergang und die Geometrie der Wärmeübertragungsfläche. Zur Wahl stehen Durchmesser Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher besitzen einen sandwichartigen Aufbau aus voll verschweißten Formblechelementen, die auf- und aneinandergelegt eine Rohrund eine Wellenseite ergeben Bilder: VAU Thermotech zwischen 5 und 10 mm auf der Rohrseite und Spaltbreiten zwischen 4 und 8 mm auf der Wellenseite. Zwar reduzieren größere Prägetiefen Heizflächendichte und spezifischen Wärmeübergang, wirken sich jedoch vorteilhaft auf Reinigung und Standzeit des Apparats aus. Denn mit einem ausreichend dimensionierten Querschnitt lässt sich die Rohrseite gut mit Reinigungslösungen durchspülen – ohne den Apparat zu zerlegen. Die Wellenstruktur hingegen sorgt für Verwirbelungen, die es Wasserinhaltsstoffen erschweren, sich festzusetzen. Funktionsweise als Heizkondensator Die Heißwasserbereitung in einem Hybrid- Tubular-Plattenwärmetauscher erfolgt im Kreuzstrom: Dampf tritt von oben in die Einströmhaube ein, strömt waagerecht durch die Rohrseite, erwärmt das über die Wellenseite gepumpte Wasser und kondensiert dabei. Das Kondensat sammelt sich auf der Rohrseite an der Behälterunterseite und wird über die Umlenkbleche zum Kondensataustrittsstutzen in mehreren Wegen zwangsgeführt. Dadurch wird es präzise auf eine bestimmte Solltemperatur unterkühlt. Die Anzahl der Strömungswege sind in der Unterkühlzone frei wählbar. Die Einleitung von Prozesskondensat mit einem höheren Druckniveau ist hier ebenso möglich. Im Gegensatz zu klassischen Plattenwärmetauschern, bei denen die Anschlüsse direkt auf der Platte angebracht werden, befinden sich diese beim Hybrid in den angeschweißten Ein- und Ausströmhauben. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile: So können in Abhängigkeit der geometrischen Größe der Plattenpakete alle beliebigen Nennweiten angebracht werden, zum Beispiel Rohrdurchmesser bis DN 1500 beim Dampfeintritt. Ferner erfordern spezielle Betriebsarten und Funktionen zusätzliche Anschlüsse. Im Vakuumbetrieb müssen bei- 54 cav 06-2021

Da der Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher – genauso wie der Rohrbündelwärmetauscher – an alle Betriebsbedürfnisse anpassbar ist, ist das Behälterdesign dem des Shell-&-Tube-Wärmetauschers sehr viel ähnlicher als dem des üblichen Plattenwärmetauschers Die Heißwasserbereitung in einem Hybrid-Tubular-Plattenwärmetauscher erfolgt im Kreuzstrom: Dampf tritt von oben in die Einströmhaube ein, strömt waagerecht durch die Rohrseite, erwärmt das über die Wellenseite gepumpte Wasser und kondensiert dabei spielsweise nicht kondensierbare Gase an bestimmten Stellen im Apparat abgesaugt werden, was dank des Designs des Hybrid- Tubular-Plattenwärmetauschers leicht realisierbar ist. Ebenso können Füllstandsrohre und -anzeiger, Messstutzen, Entlüftungen, Entgasungen bzw. Entleerungen flexibel am Behälter angebracht werden. Heizleistung stufenlos abrufbar Im Gegensatz zu einem Rohrbündel-Wärmetauscher ist bei einem Hybrid-Tubular- Wärmetauscher die Nutzung der Heizfläche komfortabel zu regeln, indem die vom Dampf durchströmte Fläche des Plattenpakets über die Kondensatstauregelung entsprechend minimiert oder maximiert wird. Wie der Begriff andeutet, erfolgt die Steuerung der Heizleistung über das Kondensatablaufventil, das die Kondensatablaufmenge regelt. Eine Reduzierung des Ventilquerschnittes lässt das Kondensatniveau auf der Rohrseite ansteigen. Dadurch vermindern sich die freie Kondensationsfläche und die übertragende Leistung. Wird hingegen wie- Schläuche aus Fluorsilikonen www.rct-online.de Produktneuheit: Schläuche aus Fluorsilikon-Kautschuk Vereint die Vorteile von Fluorkautschuk und Silikonen • Temperaturbeständig und Kälteflexibel Arbeitstemperatur: -60 °C bis +230 °C • Chemikalienresistent Insbesondere gegenüber Mineralölen, Kraftstoffen und aromatischen Kohlenwasserstoffen • In Nennweiten von 2 bis 12 mm Reichelt Chemietechnik GmbH + Co. Englerstraße 18 D-69126 Heidelberg Tel. 0 62 21 31 25-0 Fax 0 62 21 31 25-10 rct@rct-online.de MIT SICHERHEIT VERTRAUEN Sicher, effi zient und praxisgerecht – und das jeden Tag. Wir erarbeiten hochbeständige Kunststoff-Lösungen für Ihre Prozessbedingungen und Anlagen. Ihr Projekt in guten Händen. Steuler ist Ihr kompetenter Partner – vom Engineering bis zur Installation kompromisslose Sicherheit. cav 06-2021 55 STEULER-KCH GMBH | plastics@steuler-kch.com | www.steuler-linings.com